[發明專利]一種用于高強化柴油機的均勻冷卻雙層水腔氣缸蓋

無效

• 申請號: 201310435215.1
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103485921A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 吳波;張全中;王增全;譚建松;解志民
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: F02F1/40
• 分類號: F02F1/40
• 代理公司: 太原同圓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14107
• 代理人: 王金鎖

技術領域

本發明屬于內燃機技術領域，具體涉及一種用于高強化柴油機的均勻冷卻雙層水腔氣缸蓋。

背景技術

????隨著社會發展對柴油機高功率密度的不斷追求，以及對節能減排日益苛刻的要求，當前柴油機強化程度越來越高，氣缸蓋承受的燃燒壓力、平均燃燒溫度和火力面熱流密度大幅提升，工作環境愈加惡劣。氣缸蓋鼻梁區在柴油機啟、停機和工作過程中，承受不斷變化的高熱-機載荷作用。高溫導致的材料力學性能下降以及高熱-機應力的聯合作用，使得鼻梁區成為高強化柴油機熱-機疲勞破壞的最危險部位，其抗疲勞強度往往決定著整個氣缸蓋的疲勞壽命。

當前，由于鋁合金材料的熱強度較低，高強化柴油機氣缸蓋常采用蠕墨鑄鐵或灰鑄鐵等鑄鐵材料。雖然鑄鐵材料機械強度較高，但是導熱系數相對較低，相同條件下鑄鐵氣缸蓋鼻梁區的溫度梯度會較鋁合金材料缸蓋大幅提高，由此產生的溫度應力會很快在火力面鼻梁區產生微裂紋，并逐漸擴展成貫穿裂紋，最終導致氣缸蓋破壞失效，整個柴油機不能正常工作。

發明內容

本發明的目的就是為了解決高強化條件下鑄鐵氣缸蓋鼻梁區溫度梯度過高，熱應力大，疲勞壽命不足的問題，而提供了一種具有雙層水腔結構、冷卻液由上至下冷卻的一種用于高強化柴油機的均勻冷卻雙層水腔氣缸蓋。

本發明的技術方案：一種用于高強化柴油機的均勻冷卻雙層水腔氣缸蓋，它包括氣缸蓋、噴油器7、進氣道8和排氣道9，所述噴油器7、進氣道8和排氣道9設置在氣缸蓋內部，所述氣缸蓋內設置有下層水腔1、上層水腔2、中間隔板3和上層水腔進水管道5，下層水腔1和上層水腔2由氣缸蓋中部懸空突出的中間隔板3隔開，下層水腔1與上層水腔2通過中間隔板3和噴油器7圍成的中間隔板噴油器預留孔4連通，上層水腔2通過上層水腔進水管道5與柴油機曲軸箱冷卻水套連通。

所述氣缸蓋內還設置有出水孔6，出水孔6設置在下層水腔1底部，并在下層水腔1底部為對角布置。

所述上層水腔進水管道5在氣缸蓋內部邊緣處呈對角布置，用于保證上層水腔2的冷卻效果。

所述上層水腔2與進氣道8和排氣道9錯開且并排布置。

本發明的有益效果：采用雙層冷卻水腔結構，能夠對整個氣缸蓋進行更加充分的冷卻，提供的氣缸蓋內冷卻水腔布置方式能夠降低噴油器體溫度，減小氣缸蓋火力面鼻梁區的溫度梯度，有效提高了鼻梁區的抗熱疲勞能力，延長高強化氣缸蓋的疲勞壽命。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為圖1中沿A-A的剖面示意圖；

圖3為圖1中沿B-B的剖面示意圖。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖3所示，一種用于高強化柴油機的均勻冷卻雙層水腔氣缸蓋，它包括氣缸蓋、噴油器7、進氣道8和排氣道9，所述噴油器7、進氣道8和排氣道9設置在氣缸蓋內部，所述氣缸蓋內設置有下層水腔1、上層水腔2、中間隔板3和上層水腔進水管道5，下層水腔1和上層水腔2由氣缸蓋中部懸空突出的中間隔板3隔開，下層水腔1與上層水腔2通過中間隔板3和噴油器7圍成的中間隔板噴油器預留孔4連通，上層水腔2通過上層水腔進水管道5與柴油機曲軸箱冷卻水套連通。

所述氣缸蓋內還設置有出水孔6，出水孔6設置在下層水腔1底部，并在下層水腔1底部為對角布置。

所述上層水腔進水管道5在氣缸蓋內部邊緣處呈對角布置，用于保證上層水腔2的冷卻效果。

所述上層水腔2與進氣道8和排氣道9錯開且并排布置。

工作過程：來自曲軸箱水套的冷卻液由上層水腔進水管道5首先進入氣缸蓋上層水腔2，然后由中間隔板噴油器預留孔4與噴油器7之間的空隙進入下層水腔1，沖刷冷卻火力面鼻梁區后由出水孔6進入冷卻回路系統。

該氣缸蓋結構形式及冷卻液流動組織方式能夠對氣缸蓋進行更加均勻的冷卻，同時冷卻液不僅能夠對噴油器7進行沖刷冷卻，經過排氣道9和噴油器7加溫的冷卻液還能夠降低氣缸蓋鼻梁區局部的溫度梯度，減小其熱機耦合應力，降低熱疲勞破壞風險。